ADSORÇÃO DO CORANTE VERMELHO DO CONGO POR UM COMPÓSITO FERROMAGNÉTICO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Ferrarini, F. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Bonetto, L.R. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; de Marco, C. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Toaldo, L.T. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Crespo, J.S. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Giovanela, M. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL)

Resumo

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente do compósito de haloisita nanotubular e magnetita na remoção do corante vermelho do congo em meio aquoso. O compósito foi sintetizado via precipitação química e caracterizado pela técnica de difração de raios X. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, como velocidade de agitação do sistema, massa de adsorvente e pH inicial do meio foi igualmente avaliada. A concentração remanescente do corante em todos os experimentos foi estimada por UV-Vis. Com relação à cinética e ao equilíbrio de adsorção, os modelos de pseudossegunda ordem e isoterma de Langmuir foram os que melhor descreveram o processo. Por fim, o compósito mostrou ser um bom adsorvente para a remoção do corante em questão.

Palavras chaves

Compósito ferromagnético; Adsorção; Vermelho do Congo

Introdução

Um dos maiores problemas associados à indústria têxtil é a remoção de coloração dos efluentes, antes de serem descartados para o meio ambiente. Águas residuais podem ser altamente tóxicas e coloridas. As moléculas presentes nos efluentes têxteis pertencem a diversas classes químicas. Desta forma, esse tipo de resíduo representa um grande desafio em se tratando de métodos convencionais de tratamento (MUTHURAMAN; PALANIVELU, 2006). De acordo com Wang e Zhu (2007), a adsorção é um método eficiente para a remoção de corantes, a partir de águas residuais. O desempenho dos adsorventes depende das suas propriedades texturais, tais como porosidade e área superficial. De maneira geral, a adsorção é uma técnica efetiva de remoção, principalmente para pequenas escalas. A haloisita nanotubular (HNT) possui propriedades excelentes, tais como grande área superficial e volume de poros, motivo pelo qual tem sido utilizada para o armazenamento de hidrogênio molecular, conversões catalíticas e processamento de hidrocarbonetos, e na remoção de espécies perigosas ao meio ambiente (XIE et al., 2011). Como adsorventes, as HNTs já foram testadas na remoção de corantes (JINHUA et al., 2010) e de cromo hexavalente (KIANI et al., 2011). Nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) podem ser incorporadas às HNTs para preparar um material compósito (HNT-Fe₃O₄) (XIE et al., 2011). Isso faz com que haja novas possibilidades em termos remoção e de facilidade de separação (DUAN et al., 2012). Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo sintetizar, caracterizar e aplicar um compósito à base de HNT e Fe₃O₄ na remoção do corante vermelho do congo por adsorção.

Material e métodos

O vermelho do congo (CR), cuja massa molar é 696,98 g mol^-1 (Color Index 22120) foi adquirido da Vetec – Química Fina. Todos os materiais utilizados nesse trabalho possuem grau analítico e as soluções foram preparadas com água desionizada do tipo 1, obtida a partir de um sistema Direct-Q 3 UV da Millipore (resistividade de 18,2 MΩ cm). A síntese do compósito ferromagnético foi realizada de acordo com o método proposto por Duan et al. (2012). Os difratogramas da HNT e do compósito de HNT-Fe₃O₄ foram obtidos no Laboratório de Caracterização de Materiais I da UCS, utilizando-se um difratômetro de raios X Shimadzu XRD-6000. Os ensaios foram conduzidos à temperatura de 25°C e no modo de reflexão (Cu_Ka, 1,5418 Å), com passo de 0,05° e nos ângulos de 2° a 80°. Os ensaios de adsorção foram realizados a 25°C em uma mesa agitadora orbital NT 165 com motor de indução da marca NOVA TECNICA. Após cada experimento, as amostras foram aproximadas de um imã, cuja intensidade do campo magnético é igual a 3000 Gauss, durante um período de 5 min, com o intuito de separar o compósito de HNT-Fe₃O₄ da solução de CR. Para os ensaios que avaliaram a influência dos parâmetros experimentais (massa de compósito, velocidade de agitação e pH inicial do meio), foram utilizados erlenmeyers contendo 25 mL de solução do corante CR a 200 mg L^-1. Foram testadas quantidades de compósito que variaram entre 25 e 200 mg, velocidades de agitação entre 60 e 200 rpm e pH inicial em uma faixa de 4 até 11. Por fim, a cinética do processo de adsorção foi analisada através dos modelos de pseudoprimeira e pseudossegunda ordem. No que se refere ao equilíbrio de adsorção, testou-se dois modelos de isotermas: a de Langmuir e a de Freundlich.

Resultado e discussão

No que diz respeito à caracterização por DRX, é possível observar os picos característicos da HNT nos ângulos de 12,29° (0 0 1), 19,78° (0 2 0) e 24,99° (0 0 2). Para o compósito, os ângulos em 35,45° (3 1 1), 43,20° (4 0 0), 57,15° (5 1 1) e 62,75° (4 4 0) caracterizam a presença de nanopartículas de Fe₃O₄ aderidas à superfície da HNT (XIE et al., 2011; DUAN et al., 2012; LVOV; ABDULLAYEV, 2013). Esse resultado mostra que a síntese do compósito foi conduzida de forma satisfatória. A Figura 1 apresenta o difratograma de raios X da HNT, bem como do compósito de HNT- Fe₃O₄ sintetizado em laboratório. A quantidade de massa ótima de adsorvente foi determinada como sendo 50 mg para o volume de 25 mL de solução de CR a 200 mg L^-1. Observou-se um máximo de remoção em um valor de velocidade de agitação igual a 100 rpm. Na faixa de pH compreendida entre 7 e 10, o percentual de remoção permanece praticamente constante e, de acordo com Yaneva e Georgieva (2012), não ocorre degradação química do CR. Desta forma, optou-se por trabalhar com um pH = 9, pois este equivale ao pH natural médio das soluções do CR. O modelo de pseudossegunda ordem é o que melhor descreve a cinética do processo em questão (Figura 2a). De acordo com Plazinski, Rudzinski e Plazinska (2009), a taxa das interações entre o adsorvente e o adsorvato nos sítios ativos é a etapa que controla a cinética total. Os resultados da isoterma de Langmuir indicam que esse modelo se ajusta melhor ao conjunto de dados, visto que a correlação é superior a 0,98 (Figura 2b). A constante de Langmuir (k_L) e a capacidade máxima de adsorção (q_m) apresentaram, respectivamente, valores iguais a 0,116 L mg^-1 e 89,05 mg g^-1.

Difratograma de raios X da HNT e do compósito


(a) Modelo de pseudossegunda ordem e (b) isoterma de Langmuir

Conclusões

O conjunto de dados mostrou que a metodologia proposta para a síntese do material adsorvente foi adequada. A melhor configuração para o processo de adsorção foi: massa de compósito de 50 mg; velocidade de agitação de 100 rpm e pH inicial do meio igual a 9. Com relação aos modelos utilizados para o estudo da cinética e do equilíbrio, verificou-se que o modelo cinético de pseudossegunda ordem e a isoterma de Langmuir ajustaram-se melhor ao conjunto de dados. Finalmente, conclui-se que o compósito pode ser utilizado como adsorvente eficaz na remoção do CR.

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES, ao CNPq e à FAPERGS pelo apoio financeiro.

Referências

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